第3讲 整流(单相半波可控整流电路)
第三节 单相半波可控整流电路实训
第三节单相半波可控整流电路实训一、实训目的(1) 掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
(2) 掌握单相半波可控整流电路在电阻性负载及电阻电感性负载时的工作以及其整流输出电压（Ud）波形。
(3) 了解续流二极管的作用。
(4) 熟悉单相半波可控整流电路故障的分析与处理。
将PDC-13挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到PDC-11挂件面板上的正桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，接线如图3-6所示。
图中的R负载用450Ω电阻（将两个900Ω接成并联形式）。
二极管VD1、电感L d在PDC-11面板上，有200mH、700mH两档可供选择，本实验中选用700mH。
直流电压表及直流电流表从PDC-11挂件上得到。
图3-6单相半波可控整流电路接线图四、实训内容(1) 单结晶体管触发电路的调试。
(2) 单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。
(3) 单相半波可控整流电路带电阻性负载时U d/U2= f(α)特性的测定。
(4) 单相半波可控整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。
(5) 单相半波可控整流电路排故训练。
五、实训方法(1) 单相半波可控整流电路故障的设置与排除请参照第二章相关内容。
(2) 单结晶体管触发电路的调试用两根导线将PDC01电源控制屏“主电路电源输出”的220V交流线电压接到PDC-13的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开PDC-13电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。
调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170°范围内移动?(3) 单相半波可控整流电路接电阻性负载触发电路调试正常后，按图3-6电路图接线。
将电阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压U d、晶闸管VT两端电压U VT的波形，调节电位器RP1，观察α=30°、60°、90°、120°、150°时U d、U VT的波形，并测量直流输出电压U d和电源电压2U d=0.45U2(1+cosα)/2(4) 单相半波可控整流电路接电阻电感性负载将负载电阻R改成电阻电感性负载（由电阻器与平波电抗器L d串联而成）。
课题3.单相半波可控整流电路(电阻性负载)
O id Id O i VT
w t
w t
Id p - a p + a
i VD
O
R
w t
O u
VT
w t
O
w t
二、单相半波可控整流电路—阻感性负载
u
2.工作原理
在电源电压负半波（π～2π区间），
电感的感应电压使续流二极管VD 承受正向电压导通续流，此时电 源电压u2＜0，u2通过续流二极管 负载两端的输出电压仅为续流二 极管的管压降。如果电感足够大，
门极 脉冲
wt
输出 电压
wt1
p
2p
q
uVT 0
wt
VT电压 波形
wt1
p
2p
wt
单相半波可控整流电路—电阻性负载
2.工作原理
电源 波形 u 2 0 ug 0a ud
wt1
p
2p
wt
当
a 45
o
时，晶闸管承受正向
电压，同时，晶闸管的控制极有触
u2 u2 ud
门极 脉冲
wt
发信号，晶闸管导通，负载上得到 输出电压 的波形是与电源电压 相同
门极 脉冲
wt
信号，晶闸管处于关断截止状态，
负载上无电压输出
u d =0。
输出 电压
wt1
p
2p
q
uVT 0
wt
VT电压 波形
wt1
p
2p
wt
单相半波可控整流电路—电阻性负载
2.工作原理
当
a 45
o
u 2 电源 波形 0 ug 0a ud
时，晶闸管承受正向
wt1
p
2p
单相半波桥式整流电路
-
u
2
电阻负载的特点：电压与电流成正比, b)
0
wt 1
p
2pLeabharlann wt两者波形相同。
u
g
c)
★ 两个重要的基本概念：
0
wt
u
d
触发延迟角：从晶闸管开始承受正向 d)
0a
q
wt
阳极电压起到施加触发脉冲止的电角
u
VT
度,用a表示,也称触发角或控制角。 e)
0
wt
导通角：晶闸管在一个电源周期中处
于通态的电角度，用θ 表示 。
2)带阻感负载的工作情况
电感性负载更为多见，如电机
及励磁绕组等。 阻感负载的特点：电感对电流 变化有抗拒作用，使得流过电 感的电流不发生突变。
u2
b)
0
wt1
p
ug
c) 0
ud
d) 0a id
e) 0
u VT
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图2-2 带阻感负载的 单相半波电路及其波形
5
单相半波可控整流电路
p
2p
wt
变但瞬时值变化的脉动直流，其
u
g
波形只在u2正半周出现，故称 c) 0
wt
“半波”整流。
u
d
基本数量关系
d)
0a
q
wt
Ud
1
2p
p a
2U2 sin wtd (wt)
u
VT
e) 0
wt
0.45U
2
1
cos 2
单相半波可控整流电路工作原理
单相半波可控整流电路是一种常见的电力控制电路，它在工业领域和家用电器中都有着广泛的应用。
本文将从工作原理、电路结构和应用范围等方面对单相半波可控整流电路进行详细介绍。
一、工作原理1.1 整流电路的基本原理在交流电路中，为了将交流电转换为直流电以供电子设备使用，需要采用整流电路。
整流电路的基本原理是利用二极管或可控硅等器件对交流电进行单向导通，将其转换为直流电。
而可控整流电路是在传统整流电路的基础上引入了可控器件，如可控硅，从而实现对电流的精确控制。
1.2 半波可控整流电路的工作原理半波可控整流电路是一种简单的可控整流电路，它采用单相交流电源，并通过可控硅来控制电流的导通。
在正半周，可控硅导通，电流正常通过；而在负半周，可控硅不导通，电流被截断。
通过对可控硅的触发角控制，可以实现对输出电流的精确调节。
1.3 工作原理总结通过上述介绍可以看出，单相半波可控整流电路利用可控硅对交流电进行单向导通，实现了对电流的精确控制。
其工作原理简单清晰，便于实际应用，并且具有高效稳定的特点。
二、电路结构2.1 单相半波可控整流电路的基本结构单相半波可控整流电路的基本结构包括交流电源、变压器、可控硅和负载电阻等组成。
其中，交流电源通过变压器降压后接入可控硅，可控硅的触发装置接受控制信号，控制可控硅的导通角，从而实现对输出电流的调节。
负载电阻则接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供电源。
2.2 功能模块的详细介绍交流电源：作为单相半波可控整流电路的输入电源，一般为家用交流电，其电压和频率根据实际需求进行选择。
变压器：用于降低交流电源的电压，保证可控硅和负载电阻正常工作。
可控硅：作为电路的核心器件，可控硅的导通和截断状态由外部控制信号决定，从而实现对电流的精确控制。
负载电阻：接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供直流电源。
2.3 电路结构总结单相半波可控整流电路的基本结构清晰明了，各功能模块之间相互协调，实现了从交流电到可控直流电的转换和精确控制。
第3章 整流电路part1
可得到 I S
PAC PAC VS PF VS cos1
8
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.1.1单相半波可控整流电路 3.1.2单相桥式全控整流电路
3.1.3单相全波可控整流电路
3.1.4单相桥式半控整流电路
9
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路
《电力电子技术》
第3章 整流电路
第3章
整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.2三相可控整流电路
3.3 变压器漏感对整流电路的影响
3.4 电容滤波的不可控整流电路
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.6大功率可控整流电路
3.7整流电路的有源逆变工作状态 3.8整流电路相位控制的实现
1
《电力电子技术》
第3章 整流电路
wt
wt
e)
晶闸管的电流有效值IVT
I VT 1 p 2 p a I a I d d (wt ) 2p 2p d
O i VD f) O u VT g) O
R
wt
wt
wt
20
《电力电子技术》
u2
第3章 整流电路
（3）续流二极管的电流平均值 IdVDR与续流二极管的 电流有效值IVDR w w
22
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路(Single Phase
Bridge Contrelled Rectifier)
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
a)
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对 桥臂。在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即 上面为1、3，下面为2、4。请同学们注意。
电力电子技术教学_整流电路PPT课件
3.1 单相可控整流电路 3.2 三相可控整流电路 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路 3.5 整流电路的谐波和功率因数 3.6 大功率可控整流电路 3.7 整流电路的有源逆变工作状态 3.8 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它 的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
Id Id
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，
w t u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和
w t VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3
上，此过程称为换相，亦称换流。
wt
图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时 的电路及波形
(3-4)
8/21
3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛 盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。 ◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT 施加反压使其关断，L储存的能量保 证了电流id在L-R-VDR回路中流通， 此过程通常称为续流。 √若L足够大，id连续，且id波形接
a)
u2
b)
uOd
w t1
wt
c)
O
wt
id
d)
Id
O
wt
i VT
Id
e)
第3章 整流电路1 单相半波可控整流电路
可控整流电路的电路结构、工作原理、分析方法 不同性质负载下，任意两点间的电压、电流波形 电量基本关系，计算有效值和平均值 掌握各种电路的特点和应用范围 设计可控整流电路及元件的参数
12:07
第3章 整流电路
2
整流电路简介
电能变换电路
ud
u2
o
ωt
2π 4π 6π 8π
uD
u2
ud
id ud Lo
ωt
R
id
o
ωt
12:07
第3章 整流电路
5
3.1.1 单相半波可控整流电路
单相半波不可控整流电路
电路组成：整流变压器T、二极管D、负荷R或电感L
基本假设：晶闸管为理想器件，������2 =
D
D
T
uD
id
u1
u2
ud R
图3-2 带阻感负载的单相半波可控整流
12:07
第3章 整流电路
16
3.1.1 单相半波可控整流电路
+ –
带阻感负载的工作情况
工作原理
VT id
T
uVT
L
u1
u2
ud
R
工作状态2：π < ωt < ωt2时
u2
• u2 < 0，SCR承受反向电压
o ωt1 π
ωt2 2π
ωt
• 在π时刻，u2由正变负的过零点处，id 已经处于减小的过程中，但尚未降到
ωt
控制角
ug
• 导通角θ：在一个电源周期中，晶闸 o
ωt
管处于通态的电角度，称为导通角 ud
单相半波可控整流电路
1
u
2
u
d
R
触发延迟角：从晶闸管 开始承受正向阳极电压 起到施加触发脉冲止的 电角度,用 a 表示,也称触 发角或控制角。
u b)
2
0 u c) 0 u d) 0 u VT e) 0
d g
wt
1
p
2p
wt
wt
a
q
wt
wt
导通角：晶闸管在一个电源周 期中处于通态的电角度，用θ表 示。
2-3
基本数量关系
41.77 Display
Voltage Measurement1 Mean Value
脉冲发生器设定：周期0.02s, 宽度10％，相位滞后 90/360*0.02s,幅值10
输出电压平均值 （直流电压）
2-17
单相半波可控整流阻感负载a=90度电流断续的仿真波形
输出电压
输出电流
2-18
3.1.2 单相桥式全控整流电路
a)
u1
u2
阻感负载的特点：电流不能 发生突变 电力电子电路的一种基本分 b) 析方法 通过器件的理想化，将电路 c) 简化为分段线性电路，分段进 行分析计算 对单相半波电路的分析可基 d) 于上述方法进行：当VT处于 断态时，相当于电路在VT处 e) 断开，id=0。当VT处于通态时， 相当于VT短路 f)
ห้องสมุดไป่ตู้wt
f) O uV T O
wt
I VDR rms
1 2p
p
2p a
p a g) I d (wt ) Id 2p
2 d
wt
2-13
单相半波可控整流电路的特点
a)
T u1
VT uV T u2
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w t1
wt wt
Id
wt
Id p-a p+a
施加反压使其关断，L储存的能量保
证了电流id在L-R-VDR回路中流通， 此过程通常称为续流。 √若L足够大，id连续，且id波形接 近一条水平线 。
i VD
f) g)
O
R
wt
O u VT O
wt
wt
图3-4 单相半波带阻感负载有 续流二极管的电路及波形
◆改变触发时刻，ud和id波形随之改变，直流输出电压ud为极性不变但 瞬时值变化的脉动直流，其波形只在u2正半周内出现，故称“半波”整 流。 ◆电路中采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路称为单 相半波可控整流电路。整流电压ud波形在一个电源周期中只脉动 1次， 故该电路为单脉波整流电路。 ◆基本数量关系 ☞a：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度 称为触发延迟角，也称触发角或控制角。 ☞q：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角。
T a) u1 u2
VT u VT id ud R
u2 b)
0
ug
wt
1
p
2p
wt
c)
0 ud
wt
d)
0 u VT
a
q
wt
e) 0
wt
图3-1 单相半波可控整流电路及波形
u2 b) 0 ug c) 0 ud d)
wt
1
p
2p
wt
wt
0
u VT
a
q
wt
e) 0
wt
图3-1 单相半波可控整流电路及波形
wt
图3-2 带阻感负载的单相半 波可控整流电路及其波形
■带阻感负载的工作情况 ◆阻感负载的特点是电感对电流变化有抗 拒作用，使得流过电感的电流不能发生突变。 ◆电路分析 ☞晶闸管VT处于断态,id=0,ud=0,uVT=u2。 ☞在wt1时刻，即触发角a处 √ud=u2。 √L的存在使id不能突变，id从0开始增 加。 ☞u2由正变负的过零点处，id已经处于 减小的过程中，但尚未降到零，因此VT仍 处于通态。 ☞wt2时刻，电感能量释放完毕，id降至 零，VT关断并立即承受反压。 ☞由于电感的存在延迟了VT的关断时刻， 使ud波形出现负的部分，与带电阻负载时相 比其平均值Ud下降。
2 2
2U 2 sin(wt ) Z
(3-3)
1 wL tg Z R (wL) ， 式中， R 。由此式可得出图3-2e所示的id波形。
当wt=q+a时，id=0，代入式（3-3）并整理得
sin( a )e
q tg
sin( q a )
(3-4)
若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛
☞直流输出电压平均值
Ud 1 2p
a
p
2U 2 sinwtd (wt )
2U 2 1 cos a (1 cos a ) 0.45U 2 2p 2
☞负载电流平均值
Id Ud U 2 1 cos a 0.45 Rd Rd 2
☞随着a增大，Ud减小，该电路中VT的a移相范围为180。
◆通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控 制方式，简称相控方式。
2
b)
0
w t
p
1
2
p
w t
u
c)
g
0
w t
u
d
+ d) 0 +
a
w t
i
e)
d
0
q
w t
u
VT
f)
0
w t
u2
b) 0
wt 1
p
2p
wt
ug
c) 0
wt
ud
d) 0
+
+
a
wt
id
e) 0
q
wt
uVT
f) 0
2.1.1 电阻性负载电路波形的分析及参数计算
2.1.2 电感性负载电路的分析
2.1.3 电感性带续流二极管负载电路分析
■带电阻负载的工作情况 ◆变压器T起变换电压和隔离的 作用，其一次侧和二次侧电压瞬时 值分别用u1和u2表示，有效值分别 用U1和U2表示，其中U2的大小根据 需要的直流输出电压ud的平均值Ud 确定。 ◆电阻负载的特点是电压与电流 成正比，两者波形相同。 ◆在分析整流电路工作时，认为 晶闸管（开关器件）为理想器件， 即晶闸管导通时其管压降等于零， 晶闸管阻断时其漏电流等于零，除 非特意研究晶闸管的开通、关断过 程，一般认为晶闸管的开通与关断 过程瞬时完成。
ห้องสมุดไป่ตู้
VT
u L
2
√VT处于通态时，如下方程成立：
R
did L Rid 2U 2 sinwt dt
(3-2)
b)
图3-3 b) VT处于导通状态
在VT导通时刻，有wt=a，id=0，这是式（3-2）的初 始条件。求解式（3-2）并将初始条件代入可得
R (wt a ) wL
2U 2 id sin(a )e Z
第2章 单相可控整流电路
2.1 单相半波可控整流电路 2.2 单相全控桥式整流电路 2.3 单相半控桥式整流电路 本章小结
■整流电路（ Rectifier ）是电力电子电路中出现最早的一种， 它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
■整流电路的分类
◆按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 ◆按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 ◆按交流输入相数分为单相电路和多相电路。 ◆按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单拍电路 和双拍电路。
盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。
◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT
a)
u2 b) c) d) e) O ud O id O i VT